(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、ドラム式の洗濯乾燥機に適用した複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【0010】
(第1実施形態)
第1実施形態について
図1から
図8を参照して説明する。まず、
図2および
図3に示すように、洗濯乾燥機の筐体1は矩形の箱状をなしていて、前面1a(
図2において左側)が前下がりにやや傾斜している。その前面1aには、図示はしないが洗濯物出入口が形成されているとともに、その洗濯物出入口を開閉する扉2が設けられている。筐体1の内部には、水槽3が配設されている。この水槽3は、軸方向が前後方向(
図2において左右方向)に向く横軸形で、後面が閉塞された円筒状をなしていて、図示しないサスペンションを介して前上がりの傾斜状態に配設されている。この水槽3は、乾燥室としても機能する。この水槽3の前面開口部は、べローズ4を介して前記洗濯物出入口に接続されている。
【0011】
水槽3内には、回転槽であるドラム5が回転可能に収容されている。このドラム5も、水槽3と同様に軸方向が前後方向を向く横軸形で、後面が閉塞された円筒状をなしていて、前上がりの傾斜状態に配設されている。このドラム5の周壁部および背面部には、通水および通風が可能な孔6が多数形成されている。このドラム5の周壁部の内面には、図示はしないが、洗濯物を持ち上げて撹拌するためのバッフルが設けられている。このドラム5の前面開口部は水槽3の前面開口部とともに洗濯物出入口に連通している。このドラム5内には、洗濯物出入口を通して衣類(洗濯物)が出し入れ可能に収容される。
【0012】
水槽3の背面部には、ドラム5を回転させる洗濯機モータ7が配設されている。この洗濯機モータ7は、例えばアウターロータ形のDCブラシレスモータからなり、ドラム5をダイレクトに回転駆動する構成となっている。ドラム5は、洗濯時には洗濯槽として、脱水時には脱水槽として、そして乾燥時には乾燥槽として機能する。
【0013】
水槽3には、背面部の上部に温風入口8が形成され、周壁部の前部の上部に温風出口9が形成されている。水槽3の外側には、筐体1内に位置させて循環風路10が設けられている。この循環風路10は、乾燥室として機能する水槽3の温風入口8と温風出口9との間を接続し、水槽3内の空気を循環させるためのものである。この循環風路10は、一端部が温風入口8に接続された乾燥室入口ダクト11と、一端部が温風出口9にフィルタケース12を介して接続された乾燥室出口ダクト13と、これら乾燥室入口ダクト11と乾燥室出口ダクト13間に設けられた乾燥ユニット用ダクト14と、送風機15のファンケーシング16と、を備えている。
【0014】
送風機15は、ファンケーシング16と、このファンケーシング16内に設けられた送風羽根17と、この送風羽根17を回転駆動するファンモータ18を備えている。ファンケーシング16は吸入口16aと吐出口16bを有していて、吸入口16aが乾燥ユニット用ダクト14の端部に接続され、吐出口16bが乾燥室入口ダクト11の下端部に接続されている。乾燥ユニット用ダクト14および送風機15は、筐体1内の下部後部において水槽3の下方に位置させて配置されている。前記フィルタケース12内にはリントフィルタ20(
図4参照)が着脱可能に設けられている。このリントフィルタ20は、温風出口9からフィルタケース12側に出た空気に含まれたリントを捕獲する。
【0015】
乾燥室出口ダクト13の他端部は、後方から下方へ延び、筐体1内の下部において乾燥ユニット用ダクト14の一端部に接続されている。乾燥ユニット用ダクト14内には、加熱手段として機能する凝縮器21と、除湿手段として機能する蒸発器22が配設されている。このうち凝縮器21は、蒸発器22と送風機15との間に配置され、蒸発器22は、凝縮器21の上流側となる乾燥室出口ダクト13寄りに配置されている。これら凝縮器21および蒸発器22は、ヒートポンプ23の一部を構成する。
【0016】
ヒートポンプ23は、
図4に示すように、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機24と、圧縮機24から吐出された高温高圧の冷媒を放熱して凝縮する凝縮器21と、凝縮器21を通過した冷媒の流量を制御する絞り装置25と、この絞り装置25を通過した冷媒を蒸発させて吸熱する蒸発器22を配管26によりサイクル接続して冷凍サイクルを構成している。このヒートポンプ23において、圧縮機24の出口付近には吐出用温度センサ27が設けられ、凝縮器21には凝縮器用温度センサ28が設けられ、蒸発器22の入口付近には蒸発器入口用温度センサ29が設けられ、圧縮機24の入口付近には蒸発器出口用温度センサ30が設けられている。また、循環風路10において、温風入口8付近には乾燥室入口用温度センサ31が設けられ、温風出口9付近には乾燥室出口用温度センサ32が設けられている。
【0017】
乾燥ユニット用ダクト14には、蒸発器22で除湿した除湿水を貯留するドレンタンク33が設けられているとともに、このドレンタンク33内に貯留された除湿水を機外へ排出するためのドレンポンプ34(
図2参照)が設けられている。また、
図3および
図4において、乾燥ユニット用ダクト14の上部には、蒸発器22の上流側近傍に位置させて開口部からなる排気口36が設けられ、蒸発器22と凝縮器21との間に位置させて開口部からなる吸気口37が設けられている。
【0018】
筐体1の前面1aの上部には、操作パネル38が設けられている。この操作パネル38には、使用者が運転コース等の設定を行うための操作部や運転コース等を表示する表示部が設けられている。筐体1内の前部の下部には、制御手段を構成する制御装置39(
図2参照)が設けられている。この制御装置39は、マイクロコンピュータを主体に構成されていて、洗濯乾燥機の動作全般を制御する機能を備えている。また、洗濯乾燥機には、
図5に示すように、洗濯時に水槽3内へ給水するための給水弁40や、水槽3内の水を排出させるための排水弁41、水槽3内の水位を検知する水位センサ42などが設けられている。
【0019】
図5には、制御装置39を中心とした電気的構成の概略構成がブロック図によって示されている。制御装置39には、前記操作パネル38における操作部、水位センサ42、洗濯機モータ7の回転速度を検知する回転センサ43、洗濯機モータ7に流れる電流を検知する電流センサ44、前記吐出用温度センサ27、凝縮器用温度センサ28、蒸発器入口用温度センサ29、蒸発器出口用温度センサ30、乾燥室入口用温度センサ31、乾燥室出口用温度センサ32、室温センサ45、湿度センサ46、水温センサ47などからの信号が入力される。室温センサ45および湿度センサ46は、例えば筐体1の所定部位に設けられていて、室温センサ45は洗濯乾燥機が設置された室内の温度を検知し、湿度センサ46は室内の湿度を検知する。水温センサ47は、洗濯時に水槽3内へ給水するための給水弁40に設けられていて、水槽3内へ供給する水の温度を検知する。
【0020】
制御装置39は、これらの信号と、予め備えた制御プログラムに基づき、操作パネル38の表示部、給水弁40、排水弁41、洗濯機モータ7、ファンモータ18、圧縮機24、絞り装置25、ドレンポンプ34などを制御する機能を備えている。
【0021】
次に上記構成の作用を説明する。
使用者は、ドラム5内に衣類(洗濯物)を収容した状態で、操作パネル38の操作部を操作して所望の運転コースを設定し、運転を開始させる。なお、洗濯乾燥機の運転について、衣類の洗濯から乾燥まで自動的に行う洗濯乾燥コースや、衣類の乾燥のみを行う乾燥コース等、各種の運転コースがあるが、本実施形態では洗濯乾燥コースの標準的なモードが選択された場合を例に説明する。
【0022】
制御装置39は、まずドラム5内の衣類重量の検知を行う。衣類重量の検知では、洗濯機モータ7によりドラム5を例えば170rpmまで急速回転させ、その急速回転の際に洗濯機モータ7に流れる電流値を電流センサ44により検知し、この検知した電流値(トルク成分に対応するq軸電流値)に基づいて衣類の重量を判断する。この重量は、例えば
図1に示すように1.0〜7.0kgの7段階で判定する。この場合、制御装置39と電流センサ44は、衣類の重量を検知する重量検知手段として機能する。制御装置39は、この検知した重量に基づき洗濯時の水位を決定するとともに、使用する洗剤量を操作パネル38の表示部に表示する。使用者は、この表示部の表示に基づき洗剤を投入する。
【0023】
この後、制御装置39は、洗い、すすぎ、脱水等からなる洗濯行程を実行する。この洗濯行程の開始時において、制御装置39は、給水弁40を開放させて水槽3内に給水を行う。そして、制御装置39は、洗濯機モータ7によりドラム5を正逆両方向に低速度で交互に回転させて洗いを行うが、この行程中において、衣類の布質の検知を行う。この布質の検知は次のようにして行う。
【0024】
給水によりドラム5内の水位(水量)が予め設定された所定水量に達して安定した後に、前述したq軸電流値に基づき洗濯機モータ7のトルク変動の大きさを検知する。そのトルク変動の大きさ(変動幅および平均値)は、衣類の吸水性が高い程大きくなる。ドラム5内の衣類について、綿の比率が高い場合は吸水性が高いのでトルク変動は大きくなる一方、化学繊維の比率が高い場合は吸水性が低いのでトルク変動は小さくなる。このトルク変動の大きさと、上記した衣類重量に基づいて、制御装置39は衣類の布質を判定する。つまり、洗濯機モータ7のトルク変動の大きさと衣類の吸水性との相関関係により、衣類が綿系か化繊系かを判定することができる。この場合、制御装置39と電流センサ44は、衣類の布質を検知する布質検知手段として機能する。
【0025】
そして、洗濯行程における最終脱水においては、制御装置39は、洗濯機モータ7によりドラム5を一方向に高速回転させることで、衣類を遠心脱水する。制御装置39は、最終脱水を行うことで洗濯行程を終了し、乾燥行程へ移行する。
【0026】
乾燥行程では、洗濯機モータ7によりドラム5を低速度で正逆両方向に回転させるとともに、ヒートポンプ23の圧縮機24、および送風機15を通電駆動させることでスタートする。
【0027】
このうち、ドラム5を低速度で正逆両方向に回転させることで、ドラム5内の洗濯物が撹拌される。また、送風機15が通電駆動され、その送風作用により、乾燥室である水槽3内の空気が、
図2〜
図4の実線矢印で示すように循環風路10を通して循環される。さらに、圧縮機24の運転に伴い、高温高圧の気体となった冷媒が圧縮機24から吐出され、その冷媒は凝縮器21にて放熱して凝縮し、絞り装置25を通過することで流量が制御されて低温低圧の液体となり、蒸発器22に供給される。蒸発器22に供給された冷媒は、蒸発して気体となり、再び圧縮機24に戻るという循環を繰り返す。
【0028】
このとき、循環風路10を通る空気が凝縮器21により加熱されて温風化され、その温風が温風入口8から水槽3内、ひいてはドラム5内に供給され、ドラム5内の衣類が温風と接触して温められる。衣類を温めて水分を奪った温風は、温風出口9からフィルタケース12、乾燥室出口ダクト13を通り、乾燥ユニット用ダクト14側へ流れる。そして、乾燥ユニット用ダクト14側へ流れた温風は、蒸発器22を通過する過程で冷却されて除湿される。除湿された温風は、再び凝縮器21を通過する際に加熱される。これを繰り返すことで、ドラム5内の衣類の乾燥が進行する。蒸発器22で除湿された除湿水は、ドレンタンク33に貯留される。ドレンタンク33に貯留された除湿水は、一定時間ごとにドレンポンプ34により機外へ排出される。
【0029】
この乾燥行程中、排気口36から一定量の循環空気が循環風路10外へ排出され、同量の空気が吸気口37から循環風路10内へ導入される(
図4の点線矢印参照)。この吸排気量は循環風路10中の圧力バランスにより決定され、常時吸排気を行うことで安定した運転が可能となる。
【0030】
この乾燥行程において、制御装置39は、絞り装置25の制御に、蒸発器22の入口温度と出口温度の温度差となる過熱度(スーパーヒート)を設定している。絞り装置25の流路抵抗を大きくすれば、蒸発器22内の冷媒量が減少して冷媒が蒸発しやすくなり、過熱度は大きくなる。逆に、絞り装置25の流路抵抗を小さくすれば、蒸発器22内の冷媒量が増加して冷媒が蒸発し難くなり、過熱度は小さくなる関係がある。
【0031】
図6には、乾燥行程における各部の温度変化を模式的に示している。圧縮機24および絞り装置25を制御することにより、定常状態では凝縮器温度はほぼ一定温度に保たれ、循環空気が凝縮器21により加熱されて水槽3内へ供給される。そして、衣類から湿気を奪い水蒸気を含んだ高湿空気は蒸発器22で除湿され、乾燥の進行に伴い、水槽3の温風入口8付近の温度(乾燥室入口温度)に近づく様相を呈する。そのため、循環風路10において、水槽3の温風入口8付近の温度(乾燥室入口温度)と、水槽3の温風出口9付近の温度(乾燥室出口温度)との温度差により、乾燥進行の度合いを判断することが可能である。
【0032】
図7には、各部の温度および乾燥室入口出口温度差の変化を示している。
図8には、乾燥対象の衣類の重量が小さい場合(a)と大きい場合(b)の各部の温度変化の例を示している。この
図8からわかるように、乾燥対象の衣類の重量が大きい場合((b)参照)、除湿水量および負荷も大きくなり、乾燥室入口温度と乾燥室出口温度の温度差である乾燥室入口出口温度差の増大と減少の傾きは、(a)の場合に比べて緩やかになる。このような場合、上記過熱度を小さくすると、蒸発器22の冷媒量が増えて蒸発面積を増やすことが可能になる。また逆に、衣類の重量が小さい場合には((a)参照)、乾燥室入口出口温度差は急激に変化する。このような場合、上記過熱度を大きくすると、蒸発器22の冷媒量が減少し、圧縮機24の負荷を軽減させることが可能になる。
【0033】
そこで、本実施形態においては、
図1に示すように、上記過熱度は、乾燥対象の衣類の重量に応じて異ならせている。衣類の重量の情報は、洗濯行程開始時の重量検知の検知結果を利用する。具体的には、衣類の重量が大きい場合、例えば重量が7.0kgの場合には、初期の過熱度は1.0℃と小さく設定しておく。逆に、衣類の重量が小さい場合、例えば重量が1.0kgの場合には、初期の過熱度は7.0℃と大きく設定しておく。また、本実施形態においては、上記過熱度は、初期の設定値と、後述する条件により途中からトリガー後の設定値に変更するようにしている。
図1には、各重量に対応した初期の過熱度と、トリガー後の過熱度の一例が示されている。この場合、各重量において、トリガー後の過熱度が、初期の過熱度よりも大きくなるように設定されている。
【0034】
本実施形態においては、循環風路10中の乾燥室入口用温度センサ31の検知温度と乾燥室出口用温度センサ32の検知温度との温度差(乾燥室入口出口温度差)が所定温度、この場合15℃まで減少したと判断したとき(
図7、
図8(a),(b)のt1参照)、上記過熱度をトリガー後の設定値に変更する。具体的には、衣類重量が7.0kgの場合、トリガー後の過熱度は初期値の1.0℃から3.0℃に大きくする。また、衣類重量が1.0kgの場合、トリガー後の過熱度は、初期値の7.0℃から9.0℃に大きくする。
【0035】
そして、制御装置39は、乾燥室入口用温度センサ31の検知温度と乾燥室出口用温度センサ32の検知温度との温度差が予め設定された設定温度に達したら、乾燥が完了したと判断し、圧縮機24の運転を停止するが、送風機15の運転は継続し、ドラム5内を冷却する冷却運転を行う。そして、乾燥室出口用温度センサ32の検知温度が所定温度以下になったら、送風機15の運転も停止し、乾燥行程を終了する。
【0036】
上記した実施形態によれば、次のような作用効果を得ることができる。
乾燥行程において、蒸発器22の入口温度と出口温度との温度差となる過熱度が設定値となるように絞り装置25を制御する制御装置39は、乾燥対象の衣類の重量に応じて前記過熱度を異ならせている。具体的には、衣類重量が大きい場合には過熱度は小さくし、衣類重量が小さい場合には過熱度は大きくしている。これにより、乾燥対象の負荷の重量に応じ、ひいては必要な除湿量に応じた乾燥運転を行うことが可能になり、一層効率的な乾燥運転が可能となる。
【0037】
また、制御装置39は、乾燥室入口出口温度差が所定温度、例えば15℃まで減少することに基づき過熱度を大きくするように変更する。これにより、衣類の乾燥の進行度合いに応じた過熱度の設定が可能となる。蒸発器22にかかる負荷が小さいとき(除湿量が少ないとき)は、除湿面積は少なくてよい。そこで、乾燥が進み除湿量が少なくなったところで過熱度を大きくするように変更することで、蒸発器22内の冷媒量を減少させ、圧縮機24にかかる負荷を減少させ、消費電力量の低減と冷凍サイクルの効率的な運転が可能となる。
【0038】
本実施形態の場合、衣類の重量は、洗濯行程での重量検知の結果を利用している。これに代えて、例えば使用者が、乾燥運転を開始する際に、操作パネルで重量情報を入力し、この重量情報に基づいて過熱度の設定値を設定することも可能である。
【0039】
(第2実施形態)
図9は第2実施形態を示す。この実施形態では、乾燥対象の衣類の布質によって初期の過熱度と、トリガー後の過熱度を設定している。
図9は、重量が5.0kgの場合の例であり、重量が5.0kgで、布質が綿と判定された場合には、初期の過熱度は3.0℃、トリガー後の過熱度は5.0℃に設定される。また、重量が5.0kgで、布質が化繊と判定された場合には、初期の過熱度は4.0℃、トリガー後の過熱度は6.0℃に設定される。なお、図示はしていないが、重量が1.0〜7.0kgの各重量ごとに過熱度が設定されている。布質の判定は、第1実施形態における洗濯行程での判定結果を利用することができる。
この実施形態によれば、乾きにくい布質(綿)と乾きやすい布質(化繊)のそれぞれに適した過熱度を設定することで、一層効率的な乾燥運転が可能となる。
【0040】
(第3実施形態)
図10は第3実施形態を示す。この実施形態では、洗濯乾燥機が設置された室温によって初期の過熱度と、トリガー後の過熱度を設定している。
図10は、重量が5.0kgの場合の例であり、重量が5.0kgで、室温が20℃と判定された場合には、初期の過熱度は3.0℃、トリガー後の過熱度は5.0℃に設定される。また、重量が5.0kgで、室温が5.0℃と判定された場合には、初期の過熱度は1.0℃、トリガー後の過熱度は3.0℃に設定される。なおこの場合も、図示はしていないが、重量が1.0〜7.0kgの各重量ごとに過熱度が設定されている。室温の判定は、洗濯乾燥機に設けられた室温センサ45の検知温度を利用する。
【0041】
室温が低い場合、蒸発器22での除湿が難しく、除湿を行い易くする必要がある。そこで、過熱度を小さく設定することで、除湿面積を大きく取り、除湿量の増大が可能でとなる。
【0042】
(第4実施形態)
図11は第4実施形態を示す。この実施形態では、洗濯乾燥機が設置された付近の湿度によって初期の過熱度と、トリガー後の過熱度を設定している。
図11は、重量が5.0kgの場合の例であり、重量が5.0kgで、湿度が50%と判定された場合には、初期の過熱度は3.0℃、トリガー後の過熱度は5.0℃に設定される。また、重量が5.0kgで、湿度が50%未満と判定された場合には、初期の過熱度は5.0℃、トリガー後の過熱度は7.0℃に設定される。なおこの場合も、図示はしていないが、重量が1.0〜7.0kgの各重量ごとに過熱度が設定されている。湿度の判定は、洗濯乾燥機に設けられた湿度センサ46の検知湿度を利用する。
湿度が高い場合には過熱度を小さくすることで、除湿しやすくし、湿度が低い場合には過熱度を大きくすることで、除湿量に応じた除湿面積で運転することが可能となる。
【0043】
(第5実施形態)
図12は第5実施形態を示す。この実施形態では、洗濯乾燥機で使用する水の温度によって初期の過熱度と、トリガー後の過熱度を設定している。
図12は、重量が5.0kgの場合の例であり、重量が5.0kgで、水温が20℃と判定された場合には、初期の過熱度は3.0℃、トリガー後の過熱度は5.0℃に設定される。また、重量が5.0kgで、水温が5℃と判定された場合には、初期の過熱度は1.0℃、トリガー後の過熱度は3.0℃に設定される。なおこの場合も、図示はしていないが、重量が1.0〜7.0kgの各重量ごとに過熱度が設定されている。水温の判定は、洗濯時に使用される給水弁40に設けられた水温センサ47の検知温度を利用する。
【0044】
水温が高い場合は除湿が比較的行い易く、過熱度を大きくすることで、負荷の小さい運転で消費電力量の低減が可能である。水温が低い場合は除湿が難しく、過熱度を小さくして、冷媒量を増やして除湿量を増やすことが可能となる。
【0045】
(第6および第7実施形態)
図13は第6および第7実施形態を示す。前述した第1実施形態においては、乾燥室入口出口温度差が所定温度、例えば15℃になったときに、過熱度の設定値をトリガー後の設定値に変更するようにしていた(時間t1参照)。これに対して、第6実施形態では、圧縮機24の吐出温度を吐出用温度センサ27にて監視し、この吐出用温度センサ27の検知温度(圧縮機吐出温度)が所定温度、例えば90℃になった時点(時間t2参照)で、過熱度をトリガー後の設定値に変更する。
【0046】
一般の制御では、圧縮機24の吐出温度が上がり、これが上限温度、例えば100℃に到達すると、制御装置39により、圧縮機24を強制的に停止させる制御を行う。本実施形態においては、吐出用温度センサ27の検知温度が90℃になった時点で、過熱度の設定値を大きくするように変更する。これにより、圧縮機24を停止させずに圧縮機24の吐出温度の上昇を抑えることが可能となる。
【0047】
第7実施形態では、蒸発器22の入口温度を蒸発器入口用温度センサ29にて監視し、この蒸発器入口用温度センサ29の検知温度(蒸発器入口温度)が所定温度、例えば25℃になった時点(時間t3参照)で、過熱度をトリガー後の設定値に変更する。これによれば、圧縮機24に入る冷媒の温度が上がり過ぎないようにできる。これにより、圧縮機24の負荷を軽減でき、消費電力量の低減が可能となる。
【0048】
(その他の実施形態)
上記した実施形態では洗濯から乾燥まで行うことができる洗濯乾燥機を例示したが、洗濯機能がない衣類乾燥機であってもよい。
洗濯乾燥機としても、ドラム式の洗濯乾燥機に限られず、水槽および回転槽の軸方向が上下方向を向いた縦軸形の洗濯乾燥機にも適用できる。
【0049】
以上説明したように、本実施形態の衣類乾燥機によれば、乾燥行程において、過熱度が設定値となるように絞り装置を制御する制御装置は、乾燥対象の衣類の重量に応じて過熱度を異ならせている。これにより、乾燥対象の負荷の重量に応じ、ひいては必要な除湿量に応じた乾燥運転を行うことが可能になり、一層効率的な乾燥運転が可能となる。
【0050】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。